Biotecnologie vegetali industriali

A.A. 2021/2022
9
Crediti massimi
80
Ore totali
SSD
AGR/07 BIO/18
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di fornire agli studenti nozioni di base e avanzate su produzione, utilizzo e coltivazione delle piante transgeniche e dei prodotti di interesse industriale da esse derivati. Obiettivo formativo dell'insegnamento è inoltre quello di fornire agli studenti una panoramica sulle tecniche per la manipolazione dei genomi avvalendosi inoltre di esercitazioni pratiche in laboratorio.
Risultati apprendimento attesi
Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà conoscere i concetti fondamentali alla base delle biotecnologie vegetali e la loro applicazione, ed avere gli strumenti teorici e pratici per identificare autonomamente quali strategie molecolari possano essere utilizzate per modificare caratteri di diversa complessità in modelli vegetali.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Primo semestre
In relazione alle modalita' di erogazione delle attivita' formative per l'aa 2021/2022, verranno date indicazioni piu' specifiche nei prossimi mesi, in base all'evoluzione della situazione sanitaria.
Programma
Il programma delle lezioni prevede nella prima parte del corso una particolareggiata descrizione delle metodologie utilizzate per la trasformazione degli organismi vegetali, la modificazione dei genomi (es. genome editing) e le analisi genetiche e molecolari delle piante trasformate. Nella seconda parte del corso, saranno quindi analizzate le principali applicazioni biotecnologiche (dal prototipo sperimentale al prodotto commerciale), valutandone l'impatto sulle pratiche agronomiche e sull'ambiente. Saranno inoltre descritte alcune delle applicazioni più promettenti nel settore agroalimentare, nel settore ambientale e nel settore industriale.

Prima Parte:
Introduzione alle biotecnologie vegetali
· Origini dell'agricoltura, domesticazione e rivoluzione verde
· Il miglioramento genetico delle piante: selezione, incrocio, mutagenesi
· Piante geneticamente modificate: differenze tra breeding e ingegneria genetica
· Impatto delle biotecnologie vegetali nell'industria e sulla società
Metodologie utilizzate per la trasformazione dei vegetali e "Genome Editing"
· Metodi di trasformazione (shotgun, Agrobacterium)
· Preparazione del costrutto transgenico
· Marcatori di selezione e geni reporters (uso e implicazioni)
· Metodi di trasformazione alternativi (es. del cloroplasto), vantaggi e svantaggi
· Analisi genetiche e molecolari delle piante trasformate
· Identificazione e utilizzo di promotori costitutivi, inducibili, tessuto- e cellula-specifici (in vivo screening via gene trap, enhancer trap).
· Meccanismi di silenziamento dei transgeni.
· Costrutti per il silenziamento dei geni (RNA antisenso e interference)
· Definizione dei microRNA e utilizzo di microRNA artificiali
· Tecniche di "genome editing" e loro applicazioni nel campo vegetale

Seconda Parte:
Le piante transgeniche
· Piante transgeniche per la resistenza a erbicidi e insetti fitofagi
· Soia Roundup Ready - Impatto sulle pratiche agronomiche
· Esempi di genetica chimica e sua applicazioni
· Piante transgeniche per la coltivazione su terreni marginali (tolleranza alla siccità e alla salinità)
L'utilizzo della variabilità naturale e l'informazione genomica
· Caratteri complessi e variabilita' naturale: esempi
· Evoluzione assistita tramite gene editing
Strategie di miglioramento dei caratteri ornamentali e nutrizionali
· Ingegneria metabolica di piante ornamentali di interesse commerciale
· Biofortificazione di specie di interesse alimentare (es. Golden rice)
· Miglioramento della qualità nutrizionale per la produzione di cibi funzionali e integratori alimentari

Esercitazioni in laboratorio
Crescita di Agrobacterium tumefaciens, and trasformazione transiente
Osservazione del fenomeno del silenziamento usando piante reporter e soppressione del silenziamento: quantificazione in planta
Genome editing e approcci molecolari per la per la definizione delle mutazioni.
Prerequisiti
Un buon livello di comprensione di genetica Mendelliana e molecolare e' altamente consigliato.
Metodi didattici
Lezioni frontali. La partecipazione attiva al corso e' altamente incoraggiata per una migliore comprensione delle tematiche e discussione. Le lezioni saranno caricate su Ariel al temine di ogni lezione. Il corso prevede un modulo di laboratorio di 16h, la cui frequenza e' obbligatoria.
Materiale di riferimento
Durante il corso sarà fornita una bibliografia aggiornata dei temi trattati consistente in pubblicazioni originali, reviews e siti internet.

Testo di riferimento: " Biotecnologie e Genomica delle Piante" Rosa Rao e Antonietta Leone, Ed. Idelson-Gnocchi"
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
La valutazione avverrà attraverso una prova scritta alla fine del corso. E' offerta anche la possibilità di sostenere due esami parziali.
I testi d'esame generalmente includono domande aperte (30%), grafici da completare (10%) e test a scelta multipla (60%). Queste componenti saranno ponderate in modo tale che la domanda aperta e i problemi grafici formino circa il 50% del voto finale dell'esame.
AGR/07 - GENETICA AGRARIA
BIO/18 - GENETICA
Esercitazioni di laboratorio a posto singolo: 16 ore
Lezioni: 64 ore
Docente/i
Ricevimento:
su appuntamento
Piano 5 Torre A, Via Celoria 26
Ricevimento:
riceve su appuntamento